[发明专利]基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置及方法

说明书

基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置及方法，包括滑动弧等离子体测速装置，滑动弧等离子体测速装置安装在燃烧室的内壁面上，用于产生随燃烧室内气流的方向滑移的滑动弧等离子体；滑动弧等离子体作为气流速度的标示物，通过测量设定时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，确定滑动弧等离子体的滑移速度，进而根据滑动弧等离子体的滑移速度测得燃烧室内气流的速度。本发明的测速装置具有不干扰燃烧室内的流场结构、受环境温度干扰小、随流性好、不会对燃烧室造成污染、对高速气流测量准确性较好、适用于测量近壁面流速等优点。

技术领域

本发明属于超燃冲压发动机技术领域，具体涉及一种基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置及方法。

背景技术

目前，国内外的主要气流速度测量设备有热线仪、介入式测量装置、PIV等方法。

对于热线仪，热敏式风速计可以对金属丝进行加热，当金属丝的温度发生改变时，其阻值也会随之变化，进而引起金属丝两端电压的变化，系统通过对金属丝两端电压的测量可以得出相应风速大小，这种测风系统受环境温度影响较大，易受环境温度波动干扰。

介入式测量装置设置在流场中，其本身就影响流场，同时可能被超声速火焰烧毁。

PIV技术在本质上是图像分析技术的一种，它采用两个时间间隔很短的两个脉冲光源照亮所需要测量的流场，利用相机将所照明的流场中的示踪粒子记录下来，利用计算机进行图像处理得到速度场的信息。但在高超声速条件下，示踪粒子的随流性变差，且示踪粒子难以撒播进入壁面或者凹腔区域，造成这些区域的速度难以测量。此外，示踪粒子会对超燃冲压发动机造成污染，难以清理干净，可能造成发动机管路的堵塞。

发明内容

针对现有技术存在的超燃冲压发动机燃烧室内流速测量难题，本发明提供一种基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置及方法。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置，所述滑动弧等离子体测速装置安装在燃烧室的内壁面上；

所述滑动弧等离子体测速装置包括圆柱形绝缘体、第一电极、第二电极和电源；第一电极和第二电极对称设置在圆柱形绝缘体的顶面上，第一电极和第二电极均为条形电极，第一电极和第二电极倾斜相对设置，第一电极作为高压电极，第一电极通过导线连接电源；第二电极作为接地电极，第二电极通过导线连接大地；

开启电源，第一电极和第二电极间产生随燃烧室内气流的方向滑移的滑动弧等离子体，滑动弧等离子体作为气流速度的标示物，通过测量设定时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，确定滑动弧等离子体的滑移速度，进而根据滑动弧等离子体的滑移速度测得燃烧室内气流的速度。

具体地，开启电源，在第一电极和第二电极的最短间距处发生击穿，生成滑动弧等离子体，滑动弧等离子体在气流的作用下，随着气流沿着电极滑移，滑动弧等离子体作为气流速度的标示物，通过测量设定时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，确定滑动弧等离子体的滑移速度，进而根据滑动弧等离子体的滑移速度测得燃烧室内气流的速度。

进一步地，作为本发明的优选方案，所述燃烧室的侧壁上开设有可视窗，可视窗正对燃烧室内的滑动弧等离子体测速装置；高速相机设置在可视窗的外侧，用于对滑动弧等离子体测速装置工作时产生的滑动弧等离子体进行拍摄；根据高速相机拍摄到的两幅连续图像获得拍摄时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，确定滑动弧等离子体的滑移速度，进而根据滑动弧等离子体的滑移速度测得燃烧室内气流的速度。

进一步地，作为本发明的优选方案，所述燃烧室的下金属壁面上设置有用于安装滑动弧等离子体测速装置的安装孔或者安装槽，滑动弧等离子体测速装置安装在燃烧室的下金属壁面上，圆柱形绝缘体的顶面与燃烧室的下金属壁面齐平。

进一步地，作为本发明的优选方案，所述圆柱形绝缘体外套装有筒状的金属外壳，金属外壳通过导线与大地连接。